A caracterização das propriedades visco-elástico-plásticas dos materiais asfálticos são importantes para uma melhor compreensão do comportamento mecânico e performance de pavimentos. O módulo complexo visa caracterizar as propriedades viscoelásticas lineares do material presente no campo das pequenas deformações. O ensaio para obtenção do módulo dinâmico pode ser realizado a partir de um carregamento senoidal uniaxial de compressão com frequências que podem variar de 0,1Hz a 25Hz e com temperaturas de -10°C a 54°C. O valor absoluto do módulo complexo é conhecido como módulo dinâmico |E*|, que pode ser definido como uma relação entre a amplitude de tensão e a amplitude de deformação. Já, a defasagem entre a tensão e a deformação é conhecida como ângulo de fase, que é um indicador das propriedades viscosas do material. Esta dissertação possuiu como objetivo caracterizar as propriedades viscoelásticas das misturas asfálticas quentes e mornas comumente utilizadas no Rio Grande do Sul, utilizando um aditivo surfactante para as misturas mornas. Para tanto foram dosadas 4 misturas asfálticas com agregados basálticos e os ligantes CAP 50/70, AMP 60/85, AB8 e CAP TLA e obtidos os parâmetros de adesividade e resistência dessas misturas quentes e mornas. Para a realização do ensaio de módulo dinâmico foi realizado uma revisão bibliográfica sobre os procedimentos de ensaio e análise de dados, posteriormente, foi adotada a metodologia adequada para os ensaios. Os mesmos foram realizados utilizando uma prensa universal MTS e a análise dos dados foi realizada com o auxílio das ferramentas do Microsoft Excel. Através do estudo foi possível concluir que as misturas com ligante convencional possuem um comportamento similar entre a mistura convencional e a morna. O mesmo não ocorre nas misturas com ligante modificado, onde ocorre uma alteração tanto da fase viscosa como da elástica, sendo esse efeito mais predominante nas misturas modificadas por polímero. / The characterization of the viscoelastic-plastic properties of asphaltic materials are important for a better understanding of the pavements’ mechanical behavior and performance. The complex module aims to characterize as linear viscoelastic properties of the material present in the field of small deformations. The assay for obtaining the dynamic modulus can be performed from a compression uniaxial sinusoidal loading with frequencies ranging from 0.1Hz to 25Hz and temperatures from -10 °C to 54 °C. The absolute value of the complex modulus is known as dynamic module | E * |, which is defined as a relation between a stress amplitude and a strain amplitude. Already, a discrepancy between stress and strain is known as phase angle, which is an indicator of the viscous properties of the material. This dissertation aimed to characterize as viscoelastic properties of hot and warm asphalt mixtures commonly used in Rio Grande do Sul, using a surfactant additive for warm mixtures. In order to do so, four asphalt concrete mixes - composed with the basalt aggregates and binders CAP 50/70, AMP 60/85, AB 8 and CAP TLA – were designed. In addition, the parameters of adhesiveness and resistance to hot and warm mixtures were obtained. For a dynamic modulus test, a literature review was performed about the data analysis and test procedure, and a suitable methodology for testing was subsequently adopted. The tests were realized with an universal testing machine of MTS and the data analysis were performed by means of the Microsoft Excel tools. Through the study it was possible to conclude that mixtures with conventional binder presented similar behavior between a conventional and a warm mixture. The same does not occur in mixtures with modified binder, where a change in both the viscous and the elastic phases occurs, and this effect is more predominant in the polymer modified mixtures.

A fadiga é reconhecida historicamente como um dos principais mecanismos de degradação de pavimentos flexíveis, originando-se nas cargas repetidas de tráfego que geram tensões de tração na camada de concreto asfáltico, culminando na falha sucessiva das fibras. Estas tensões fazem com que, inicialmente, surjam microfissuras na zona inferior da camada, que evoluem para trincas e se propagam até que atinjam a superfície do revestimento, caracterizando a falha mecânica da estrutura. Apesar de no Brasil o dimensionamento oficial ainda não contemplar uma análise da fadiga destas camadas no dimensionamento de pavimentos novos, há um esforço de várias instituições na direção de compor um novo método mecanístico-empírico que o faça. Tradicionalmente os ensaios para avaliação da fadiga são feitos por compressão diametral, que reconhecidamente apresentam limitações no estado de tensões desenvolvido. O uso dos ensaios de tração direta associados à modelagem de dano se mostram como uma sólida ferramenta para avaliação dos parâmetros viscoelásticos, além de serem consideravelmente mais simples de realização do que, por exemplo, os ensaios de flexão. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo a implementação do protocolo de ensaios e análises para caracterização do dano de misturas asfálticas através do modelo Simplified-Viscoelastic Continuum Damage (S-VECD) Foram caracterizadas misturas asfálticas quentes e mornas com ligante convencional, modificado por polímero e com borracha. Após a modelagem do dano, foram geradas curvas de Wöhler e simuladas as diferentes misturas em uma estrutura de pavimento, com o software FLEXPave, utilizando dois critérios de ruptura, e . O critério baseado no apresentou uma melhor capacidade de previsão do comportamento das misturas deste trabalho. A mistura quente com polímero apresentou o melhor desempenho à fadiga, seguida da mistura quente com borracha e posteriormente da mistura morna com polímero. A mistura morna com ligante convencional apresentou melhor desempenho que a morna com asfalto borracha, enquanto a mistura quente com ligante convencional apresentou a menor vida de fadiga. O emprego do aditivo surfactante gerou efeito benéfico para a mistura com ligante convencional, enquanto para as misturas com ligantes modificados a vida de fadiga resultou em breve diminuição. / Fatigue cracking is admittedly one of the key modes of distress in flexible pavements; its genesis relies on the repeated tensile stretches due to the continuous load application yielding to successive failure of the material’s fibers. Such ruptures combined create microcracks that grows into macrocracks and propagate to the pavement surface, characterizing the mechanic failure of the structure. Despite the current design method for new pavements in Brazil neglects fatigue analysis, there is a national effort of various institutions to draw a new mechanistic-empirical design method to tackle the problem. Traditionally, fatigue tests are carried out using diametral compression apparatus, even though they feature acknowledged limitations in its stress state distribution. Direct tension tests combined with damage modeling have proven to be a solid tool to viscoelastic parameters assessment, not to mention its rather simple test protocol when compared to other tests, such as flexural tests. Hence, this dissertation aims to implement the protocol for testing and analysis of damage characterization through Simplified Viscoelastic Continuum Damage (S-VECD) model Hot and warm mixtures with different binders were characterized. With the calibrated damage models, pavement simulations using FLEXPave software with two different failure criteria, and , can be performed. The failure criteria demonstrate a better prediction capability than the , for the analysed asphalt mixtures. The correlation of number of cycles to failure and the strain level (Wöhler curves) could also be assessed. The material and pavement level simulations show that the hot mixture with polymer-modified binder have better fatigue performance, followed by the hot mixture with rubber asphalt and the warm mixture with polymer-modified binder. The warm mixture with conventional binder have better performance than warm mixture with rubber asphalt, while the hot mixture with conventional binder have the worse fatigue performance. The surfactant additive for the warm mixes results in positive effects for fatigue performance on the mixture with conventional binder, while for the mixtures with modified binders the fatigue life decreases.

Esta pesquisa relata o estudo da elaboração e avaliação de desempenho de misturas asfálticas mornas com uso de zeólitas naturais. Ela foi dividida em três etapas. A primeira consistiu na execução de ensaios de laboratório que buscaram conhecer algumas propriedades e o funcionamento da mistura asfáltica morna com utilização de zeólitas naturais através da determinação do projeto da mistura e da elaboração em diferentes temperaturas. A segunda etapa consistiu na preparação da usina de asfalto para misturas à quente para a fabricação de misturas a temperaturas inferiores, nas regulagens de temperatura e na verificação dos procedimentos necessários para adequar uma usina padrão para elaborar misturas mornas nas temperaturas de projeto. Na última etapa, foi feito o acompanhamento do transporte, espalhamento, compactação das misturas mornas e posterior avaliação de desempenho dos pavimentos, com o emprego de simulador de tráfego linear, em três testes, realizados em duas pistas experimentais, localizadas na Área de Testes de Pavimentos, no Campus do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. / This research reports the study of the production, implementation and performance evaluation of warm asphalt mixtures prepared by adding natural zeolites. It was divided into three stages. The first consisted of performing laboratory tests that get to know some properties and the functioning of warm mix asphalt, determining the projects of mixtures which were used in accelerated tests after analysis of specimens produced by different temperatures of manufacturing and compression. The second step consisted of preparing an asphalt plant for conventional mixtures for the manufacture of mixtures at lower temperatures, in temperature settings, and checking the necessary procedures to tailor a pilot plant to produce warm mixtures according to the temperatures of the project. In the last step, the transport, spreading and compaction of warm mixtures and subsequent performance evaluation of pavements were checked, with the use of linear traffic simulator in three tests conducted on two experimental tracks, located in Testing Pavement Area, on Valley Campus of the Federal University of Rio Grande do Sul.

O crescente aumento das cargas transportadas pelos caminhões e a utilização de pneus radiais têm contribuído para a degradação prematura dos pavimentos asfálticos. Uma das patologias que passaram a ser comuns nos revestimentos asfálticos, logo após a abertura ao tráfego, é o trincamento que inicia no topo da camada e se propaga para baixo, denominado top-down cracking (TDC). Sabe-se que este trincamento é uma manifestação da ruptura por cisalhamento. Neste sentido, este trabalho visa avaliar a resistência ao cisalhamento de misturas asfálticas em laboratório, a partir da mudança da curva granulométrica. Para isso, foram analisadas duas misturas com ligante convencional CAP 50/70, sendo uma com curva granulométrica densa graúda e outra densa miúda, de acordo com a metodologia Bailey. Foram realizados ensaios de compressão triaxial a 35 e a 45°C em corpos de prova de 100 mm de diâmetro e ~188 mm de altura, os quais foram moldados no compactador giratório. A partir disso, obtiveram-se dados de coesão e de ângulo de atrito das misturas estudadas. Foi verificado que, como era de se esperar, aumentando-se a temperatura de ensaio, reduz-se a coesão de ambas as misturas. Na mistura graúda a coesão passou de 784 para 307 kPa e na mistura miúda de 838 para 401 kPa. Além disso, os resultados indicam que o ângulo de atrito da mistura graúda é maior, como se esperava, e a coesão é menor. Comparando a resistência ao cisalhamento da mistura graúda com as tensões cisalhantes geradas no revestimento de estruturas de pavimentos modeladas no software de elementos finitos Abaqus, foi verificado que as tensões são superiores. Porém não é possível afirmar que não haveria manifestação de TDC nas condições climáticas e carregamento empregados na análise. / The increasing of load transported by trucks and the use of radial tires have contributed for early asphalt pavements failure. One of the distresses that has been frequent in asphalt layers, shortly after opening to traffic, is the cracking that begins at the top of the pavement and propagates down, named top-down cracking (TDC). It is known that this cracking mode can be related to shear failure. Thus, this study aims to evaluate the asphalt mixtures shear strength in a laboratory, from the size distribution change. For this, two mixtures with conventional binder were analyzed, both have dense size distribution, but one coarse-graded and the other fine-graded, following the Bailey method. Triaxial compression test were conducted at 35 and 45°C in specimens with diameter of 100 mm and height of ~188 mm, which were prepared in a gyratory compactor. From this investigation, data for cohesion and friction angle of the studied mixtures were obtained. It was found that, as expected, increasing the test temperature, reduces the cohesion of both mixtures. In the coarse-graded mixture the cohesion reduced from 784 to 307 kPa and fine-graded from 838 to 401 kPa. Furthermore, the results indicate that the coarse mixture friction angle is greater, as expected, and cohesion is smallest. Comparing the coarse mixture shear strength with the shear stresses generated in the coating of pavement structure modeled in the finite element software Abaqus, it was verified that the stress are higher. However it is not possible to assert that there was no manifestation of TDC for the climatic conditions and load proposed in the analysis.

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Neste sentido, foi realizado um estudo detalhado sobre a estabilidade oxidativa do biodiesel de soja e de seus produtos de oxidação. O propósito da primeira etapa desta tese foi verificar através de um planejamento de misturas, à proporção que se obtém a melhor resposta (período de indução), através de misturas ternárias de amostras de biodiesel de soja, sebo e mamona. O melhor período de indução foi obtido com a seguinte proporção: 82,5% (v/v) de soja, 7,5% (v/v) de sebo e 10,0% (v/v) de mamona. Na segunda parte do trabalho, foram propostos procedimentos para avaliar alguns fatores que influenciam o período de indução do biodiesel de soja. A utilização de reatores ultrassônicos induziu a oxidação da amostra de biodiesel. Uma alternativa viável para um maior controle da oxidação foi adição de um fluxo de gás nitrogênio durante a produção do biodiesel. Verificou-se que as amostras de biodiesel armazenadas em recipientes de diferentes materiais, aumentaram o teor de água ao longo de nove meses de armazenamento, enquanto o período de indução diminuiu neste tempo. Observou-se que o recipiente mais adequado para armazenar o biodiesel foi o vidro âmbar. No terceiro trabalho, foi proposta a quantificação e avaliação de espécies inorgânicas (Na+, K+, NH4 +, Cl-, NO3 -, C2O4 2- e PO4 3-) e espécies orgânicas (formiato, acetato, propionato, lactato e succinato) utilizando a cromatografia iônica em amostras de óleo e biodiesel de soja submetida à degradação acelerada utilizando o Rancimat. Verificou-se que as espécies que mais contribuíram para o aumento da condutividade do sistema foram formiato e acetato. Na quarta etapa do trabalho, um método foi proposto para capturar os compostos carbonílicos formados durante a degradação do óleo e biodiesel de soja para quantificá-los posteriormente por CLAE-DAD. Os aldeídos identificados como produtos da oxidação do óleo e biodiesel de soja foram: formaldeído, acetaldeído, acroleína, propanal, crotonaldeído, metacroleína, butanal, pentanal, hexanal, heptanal e octanal. Sendo que, o acetaldeído, propanal e hexanal apresentaram maiores taxas de formação para todos os tempos de coleta. Esse trabalho contribuiu para o entendimento sobre a estabilidade oxidativa do biodiesel de soja, além da identificação e quantificação dos seus produtos de oxidação. / Biodiesel, an alternative fuel to diesel, is composed of mono-alkyl esters of fatty acids prepared from vegetable oils or animal fat. It is a renewable bio-fuel, which can contribute to the reduction of emissions of certain pollutants. However, biodiesel made from vegetable oils may be more unstable than a typical diesel oil. In this work, a detailed study on the oxidative stability of soybean biodiesel and its oxidation products was performed. The purpose of the first stage of this thesis was to verify through a design mixtures, the proportion that gets the best response (induction period), using ternary mixtures of samples of soybean biodiesel, tallow and castor. The best induction period was obtained with the following proportions: 82.5% (v / v) soy, 7.5% (v / v) of tallow and 10.0% (v / v) castor oil. In the second part of the work, procedures to assess some factors that influence the induction period of soybean biodiesel have been proposed. The use of ultrasonic reactors induced oxidation of the sample of biodiesel. A viable alternative for greater control of oxidation was adding a flow of nitrogen gas during the production of biodiesel. It was found that samples of biodiesel stored in containers of different materials, the increased water content over nine months of storage, while the induction period decreased at this time. It was observed that the most suitable for storing the biodiesel was amber glass container. In the third study, quantification and evaluation of inorganic species (Na+, K+, NH4 +, Cl-, NO3 -, and C2O4 2- PO4 3-) and organic species (formate, acetate, propionate, lactate, and succinate) was proposed using ion chromatography in samples of oil and soybean biodiesel subjected to accelerated degradation using the Rancimat. It was found that the species that contributed most to the increase in conductivity of the system were formate and acetate. In the fourth stage of the work, a method was proposed to capture the carbonyl compounds formed during the degradation of oil and soybean biodiesel to quantify them later by HPLC-DAD. The aldehydes identified as the oxidation of soybean oil and biodiesel products were formaldehyde, acetaldehyde, acrolein, propanal, crotonaldehyde, methacrolein, butanal, pentanal, hexanal, heptanal and octanal. Since, acetaldehyde, propanal and hexanal showed higher rates of training for all collection times. This work contributed to the understanding of the oxidative stability of soybean biodiesel, besides the identification and quantification of their oxidation products.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Nesta Dissertação foi realizado um estudo sobre a tenacificação do poliestireno com diferentes tipos de polibutadieno (alto cis, baixo cis e copolímeros dibloco e tribloco de estireno e butadieno). Esses materiais (poliestireno de alto impacto HIPS) foram produzidos por processo de mistura física no estado fundido. Foi realizado um estudo sobre a interação entre a fase rígida do poliestireno (PS) e a fase elastomérica do polibutadieno baixo ou alto cis (PBb ou PBa) das misturas poliméricas, bem como, o grau de interação dos copolímeros em bloco de estireno butadiêno (SB ou SBS) quando a elas são adicionados, em uma percentagem de 2,5%, como agente compatibilizante. As misturas foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura (SEM), microscópio eletrônico de transmissão (TEM) e microscópio de força atômica (AFM). As propriedades mecânicas determinadas foram: dureza Shore D, resistência ao impacto (método Izod) e resistência à tração. As propriedades térmicas foram avaliadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC), termogravimetria (TG) e análise termodinâmico-mecânica (DMTA). A espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR) de baixo campo também foi empregada para determinação dos tempos de relaxação de próton (T1) a fim de identificar a formação de domínios do material a nível molecular. Os resultados mostraram que todas as misturas apresentaram um comportamento pseudoplástico. As análises morfológicas indicaram uma morfologia bifásica com domínios de polibutadieno em torno de 1 m de diâmetro, distribuídos aleatoriamente na matriz do poliestireno. Os resultados obtidos nas análises mecânicas mostraram uma melhoria nas propriedades das misturas processadas com polibutadieno alto cis e compatibilizadas com 2,5% do copolímero dibloco de estireno-butadieno (SB). O resultado obtido na análise termogravimétrica revelou uma melhoria da estabilidade térmica dos materiais. Os resultados das análises de DMTA mostraram duas transições distintas. Um aumento significativo da Tg foi observado quando foi utilizado o PBa, indicando uma interação entre as fases. O resultado da análise de NMR mostra uma organização molecular similar nas misturas (PS/PB) e indica que o melhor agente compatibilizante é o copolímero dibloco (SB). / This Dissertation describes a study about the toughening of polystyrene with different types of polybutadiene (high-cis, low-cis and styrene - butadiene diblock or triblock copolymers). These materials (High Impact of PolyStyrene HIPS) were performed by melt blending. The mechanical properties (hardness, tensile strength and impact strength); morphology and the rheological behavior of these blends were evaluated. A study about the interaction between the rigid phase of the polystyrene (PS) and the elastomeric phase of the low or high cis polybutadiene (PBl or PBh ) of the polymeric blends was carried out. It was also studied the interaction degree of the block copolymers (SB or SBS) when they were incorporated in the blend using a percentage of 2.5% (mass fraction), as compatibilizer agent. The morphological analyses of the materials were performed in a scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and atomic force microscope (AFM). The mechanical properties were determined by penetration of an indenter (Shore-Durometer Hardness Type D), by tensile test using a universal testing machine and by impact test using a instrumental impact testing machine. The thermal properties were studied by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG) and by dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA). The low-field nuclear magnetic resonance (NMR) was applied to determine the proton relaxation time in order to identify the heterogeneity (domain formation) of the material at the molecular level. The results showed that all polymer blends presented pseudoplastic behavior. The morphological analysis showed biphasic morphology with domains of polybutadiene dispersed heterogeneously on the PS matrix, with domains diameter around 1μm. The results obtained by the mechanical analysis showed an improvement on the blends processed with high cis polybutadiene and compatibilized with 2.5% of styrene-butadine diblock copolymer (SB). Thermogravimetry showed an improvement on the thermal stability of the blends. It was also observed by dynamic mechanical thermal analysis two distinct transitions. An increase on the Tg was observed when was used PBh, indicating interaction between the phases. The low field NMR results of the blends (PS/PB) presented a similar molecular organization and showed that the best compatibilizer agent was the diblock copolymer (SB).

A modernidade exige materiais versáteis, resistentes e, durante um longo tempo os plásticos serviram a esse propósito. Entretanto, o acúmulo desses materiais ao serem descartados no meio ambiente tornou-se um problema Os polímeros biodegradáveis surgiram neste cenário como alternativa para evitar o acúmulo de resíduos plásticos no meio ambiente. O polihidroxibutirato (PHB) representa uma classe de polímeros biodegradáveis, mas que apresenta um alto custo e possui ainda propriedades térmicas limitadas. A borracha natural possui excelentes propriedades mecânicas, resistência ao envelhecimento, flexibilidade e apresenta melhor custo benefício se comparada com as borrachas sintéticas. Neste estudo, foram elaboradas misturas poliméricas de polihidroxibutirato (PHB) e látex de borracha natural em diferentes concentrações, por prensagem à quente. Os ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise termogravimétrica (TGA), espectrometria na região do infravermelho (FTIR), microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram utilizados para caracterizar e avaliar as propriedades das misturas poliméricas. O PHB e as misturas com borracha natural foram submetidos ao ensaio de biodegradabilidade através do enterro em solo simulado, conforme a norma ASTM G 160-03, variando por um período de 2 a 17 semanas. Ao final de cada período foram determinadas a perda de massa, a morfologia dos corpos de prova e foram realizadas as análises de DSC, TGA e FTIR. As misturas poliméricas apresentaram menor resistência térmica do que o PHB. No ensaio de biodegradabilidade, as misturas foram consideradas biodegradáveis, segundo a norma ASTM G 160-03 e tiveram a porcentagem de cristalinidade reduzida, tendo o teor de borracha natural contribuído para aumentar a taxa de biodegradação. As análises por MEV comprovaram a existência de consórcios de microrganismos, responsáveis pela biodegradação do PHB e das misturas poliméricas / Modernity requires versatile , sturdy materials , and for a long time plastic served this purpose. However , the accumulation of these materials to be discarded in the environment has become a problem Biodegradable polymers have emerged in this scenario as an alternative to avoid the accumulation of plastic waste in the environment . The polyhydroxybutyrate ( PHB ) is a class of biodegradable polymers , but it is costly and still has limited thermal properties . Natural rubber has excellent mechanical properties , aging resistance , flexibility and presents best value compared to synthetic rubbers . In this study, polymer mixtures of polyhydroxybutyrate (PHB ) and natural rubber latex in different concentrations were prepared by hot pressing . Tests of differential scanning calorimetry ( DSC ) , thermal gravimetric analysis ( TGA ) , infrared spectroscopy (FTIR ) , optical microscopy (OM ) and scanning electron microscopy (SEM ) were used to characterize and evaluate the properties of polymer blends . The PHB and blends with natural rubber were subjected to biodegradation test by simulated soil burial , according to ASTM G 160-03 , for a period ranging 2-17 weeks. At the end of each period were determined mass loss , the morphology of the specimens and the analysis of DSC , TGA and FTIR were performed . The blends showed lower thermal resistance than the PHB . In the biodegradability test , the mixtures were considered biodegradable according to ASTM G 160-03 and had reduced the percentage of crystallinity , and the content of natural rubber contributed to increase the rate of biodegradation. The SEM analysis confirmed the existence of consortia of microorganisms responsible for the biodegradation of PHB and the polymer blends

Esta dissertação apresenta um novo modelo criado para a previsão do valor da tensão superficial de misturas de hidrocarbonetos. Pode ser utilizado na forma preditiva ou correlativa. Este modelo foi baseado no modelo preditivo para soluções ideais de HildebrandScott (1950) e no modelo correlativo de JouybanAcree (2004). Outras regras de mistura foram avaliadas e comparadas com o modelo proposto, incluindo abordagens clássicas como de Sprow e Prausnitz, parácoro e estados correspondentes. Foram avaliados os desempenhos dos modelos escolhidos na previsão e na correlação da tensão superficial de misturas de hidrocarbonetos em diferentes temperaturas que continham diferentes assimetrias na mistura, tanto em natureza química (e.g., parafínicos, naftênicos e aromáticos) quanto em tamanho de cadeia. No total foram empregados 773 dados experimentais. Dentre os modelos preditivos, o modelo proposto foi o de melhor desempenho. Para sistemas com comportamento próximo da idealidade, esse modelo apresentou desvios em relação aos dados experimentais compatíveis com o erro experimental. Todos os modelos correlativos estudados apresentaram desvios essencialmente da ordem do erro experimental. O modelo proposto é importante, pois é capaz de prever a tensão superficial de misturas binárias aproximadamente ideais de hidrocarbonetos com elevada acurácia, além de permitir a correlação eficiente dos dados de todas as misturas estudadas / This dissertation presents a new model created for the prediction of the value of the surface tension of hydrocarbons mixtures. It can be used in a predictive or correlative way. This model was based on the predictive model for ideal solutions of Hildebrand-Scott (1950) and on the correlative model of Jouyban-Acree (2004). Other mixing rules had been evaluated and compared with the proposed model, including classic approaches like Sprow and Prausnitz, parachor, and corresponding states. There was evaluated the performance of the chosen models in the prediction and the correlation of the surface tension of hydrocarbons mixtures at different temperatures that contained different asymmetries in the mixture, as in chemical nature (e.g., parafinics, naftenics and aromatics) as well as in chain size. The total of 773 experimental data had been used. The proposed model had the best performance among the predictive models. This model showed errors essentially of the order of the experimental error for approximately ideal systems. All of the correlative models studied have shown errors essentially of the order of the experimental error. The proposed model is important because it is capable of predicting the surface tension of approximately ideal binary mixtures of hydrocarbons with high accuracy, beyond permitting the efficient correlation of the data of all the studied mixtures

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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-21T21:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T19:40:55Z : No. of bitstreams: 1 204178.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / A metodologia de superfícies de resposta aplicada às técnicas de experimentos com mistura tem sido muito utilizada em várias áreas da ciência e tecnologia. A consideração fundamental é que uma determinada propriedade depende das proporções dos componentes que constituem um material. O presente trabalho usou a técnica de experimentos com misturas juntamente com princípios de programação não-linear para a obtenção de composições de massas cerâmicas triaxiais, destinadas à fabricação de produtos cerâmicos, sujeitas às restrições nas principais propriedades tecnológicas, critérios de otimização e a condições específicas de processo. Para justificar e correlacionar os resultados, os efeitos dos aspectos estruturais e microestruturais do material a cru e sinterizado nas principais propriedades do produto final foram analisados. O procedimento experimental compreende: conhecimento qualitativo e quantitativo das características das matérias-primas que compõem a massa cerâmica, no caso argilas, feldspato e quartzo; projeto de formulações usando experimentos com mistura triaxiais; e processamento via materiais particulados. A análise dos resultados foi realizada utilizando-se ferramentas de estatística e de otimização. A partir dos resultados experimentais, foram obtidas regressões polinomiais para propriedades de interesse em função dos componentes triaxiais. A análise de variância confirmou a significância dos modelos considerados. Além disso, foram realizados experimentos adicionais para validação dos modelos, que permitiram a utilização do modelo para a previsão de propriedades com outras composições dentro do espaço avaliado. Foi usado um método de otimização gráfica para encontrar faixas de composições de um produto cerâmico específico, sujeito às restrições nas principais propriedades tecnológicas e critérios de maximização da resistência mecânica no sinterizado ou minimização do custo da massa. As características estruturais e microestruturais, notadamente, fases cristalinas e amorfas, porosidade, presentes nos materiais cerâmicos a verde e sinterizados, puderam ser correlacionadas com as propriedades medidas e simuladas pelos modelos.